液浸対物レンズ及びそれを用いた倒立顕微鏡
【課題】浸液を対物レンズ上に安定して保持する技術を提供する。
【解決手段】液浸対物レンズである対物レンズ５は、先端部５ａと本体部５ｂを含む。先端部５ａの側面は、光軸ＡＸ方向の異なる位置に先端平面２とのなす角が異なる側面６と側面３とを有する。先端平面２と先端平面２に接する側面６とのなす角が先端平面２と側面３とのなす角に比べて小さくなるように、側面６は形成される。
【解決手段】液浸対物レンズである対物レンズ５は、先端部５ａと本体部５ｂを含む。先端部５ａの側面は、光軸ＡＸ方向の異なる位置に先端平面２とのなす角が異なる側面６と側面３とを有する。先端平面２と先端平面２に接する側面６とのなす角が先端平面２と側面３とのなす角に比べて小さくなるように、側面６は形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液浸対物レンズに関し、特に、倒立顕微鏡で用いられる液浸対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、遺伝子導入により細胞内に発現させることができる蛍光蛋白質が実用化され、これを用いることで生体標本に与えるダメージを抑制することが可能となった。このような蛍光蛋白質としては、例えば、ＧＦＰ(Green Fluorescent Protein）やＹＦＰ(yellow Fluorescent Protein)などがある。これらの蛍光蛋白質の実用化により蛍光観察の対象が広がり、現在では、例えば、ゼブラフィッシュ、線虫、ショウジョウバエなどの比較的大きな生体標本も観察対象となっている。比較的大きな生体標本の深部を明瞭に観察するためには、通常、長作動距離を有する液浸対物レンズを備えた、共焦点顕微鏡や２光子励起顕微鏡が使用される。
【０００３】
ところで、液浸対物レンズとは、標本（またはその保持部材）と対物レンズとの間を水や油などの浸液で満すことで高開口数を実現する対物レンズであり、通常、浸液は表面張力により対物レンズと標本の間に保持される。
【０００４】
しかしながら、液浸対物レンズを倒立顕微鏡で使用する場合には、対物レンズ上（標本と対物レンズの間）に安定に浸液を保持することが難しい。さまざまな要因により表面張力と他の力の釣り合いが崩れると、浸液は標本と対物レンズの間から流れ出て、対物レンズの先端部から下方へ流れ落ちてしまう。特に、長作動距離を有する液浸対物レンズを用いる場合には、標本と対物レンズの間に満たすべき浸液の量が多いため、このような現象が生じやすい。
【０００５】
浸液が標本と対物レンズの間から流れ出て、標本と対物レンズの間の浸液が適量に対して不足すると、顕微鏡は観察性能を十分に発揮できない。また、流れ落ちた浸液が対物レンズの鏡筒内部に浸入すると対物レンズの正常な性能の発揮を阻害する原因となり得る。また、対物レンズの先端部から流れ落ちた浸液は鏡筒外部を汚してしまう。
【０００６】
このため、標本と対物レンズとの間から浸液が流れ出ること自体を抑制するために浸液を対物レンズ上に安定して保持する技術や、標本と対物レンズとの間から流れ出た浸液により生じる不利益を防止する技術が求められている。
【０００７】
このような技術的な課題に対して有効な技術が、例えば、特許文献１で開示されている。特許文献１では、レンズ環の外周に防水キャップを取り付ける技術が開示されている。また、標本と対物レンズの間から溢れ出た浸液を保持する水保持部や受け溝も開示されている。
【０００８】
特許文献１で開示される技術によれば、浸液が対物レンズの鏡筒内部に浸入することで生じる対物レンズの性能劣化を防止することができる。また、浸液が鏡筒外部を汚すことも防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３２０３６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１で開示される技術は、標本と対物レンズとの間での浸液を安定に保持するという技術的な課題に対しては何ら貢献しない。このため、特許文献１で開示される技術では、浸液の保持の安定性は改善されない。従って、比較的多くの浸液を要求する長作動距離の液浸対物レンズを使用する際には、十分な量の浸液を安定して保持することができない。
【００１１】
以上のような実情を踏まえ、本発明では、十分な量の浸液を対物レンズ上に安定して保持する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様は、標本に対向し光軸に直交する先端平面と、側面と、により輪郭形状が画定される先端部を含み、側面は、光軸方向の異なる位置に、先端平面とのなす角が異なる、少なくとも第１側面と第２側面とを有し、先端平面と先端平面に接する第１側面とのなす角は、先端平面と第２側面とのなす角に比べて小さい液浸対物レンズを提供する。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の液浸対物レンズにおいて、第２側面は、第１側面と像側で接する面である液浸対物レンズを提供する。
本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様に記載の液浸対物レンズにおいて、αを先端平面と第１側面とのなす角とするとき、４５°＜α＜１３５°を満たす液浸対物レンズを提供する。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つに記載の液浸対物レンズにおいて、ｄ１を第１側面の光軸の方向の長さとするとき、０．０５ｍｍ＜ｄ１＜２ｍｍを満たす液浸対物レンズを提供する。
【００１５】
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つに記載の液浸対物レンズにおいて、第１側面に、疎液性コーティングが施されている液浸対物レンズを提供する。
【００１６】
本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様のいずれか１つに記載の液浸対物レンズにおいて、φ１を液浸対物レンズに含まれる最も標本側のレンズの径とし、φ２を先端平面の径とするとき、０．２＜φ１／φ２＜０．９５を満たす液浸対物レンズを提供する。
【００１７】
本発明の第７の態様は、標本に対向し光軸に直交する先端平面と、側面と、により輪郭形状が画定される先端部を含み、先端平面は、光軸を中心とした環状の溝を有し、先端平面と溝の光軸側の側面とのなす角は、先端平面と先端部の側面とのなす角に比べて小さい液浸対物レンズを提供する。
【００１８】
本発明の第８の態様は、第７の態様に記載の液浸対物レンズにおいて、αを先端平面と溝の光軸側の側面とのなす角とするとき、４５°＜α＜１３５°を満たす液浸対物レンズを提供する。
【００１９】
本発明の第９の態様は、第７の態様または第８の態様に記載の液浸対物レンズにおいて、ｄｇを溝の光軸の方向の長さとするとき、０．０５ｍｍ＜ｄｇ＜２ｍｍを満たす液浸対物レンズを提供する。
【００２０】
本発明の第１０の態様は、第７の態様乃至第９の態様のいずれか１つに記載の液浸対物レンズにおいて、溝の光軸側の側面に、疎液性コーティングが施されている液浸対物レンズを提供する。
【００２１】
本発明の第１１の態様は、第７の態様乃至第１０の態様のいずれか１つに記載の液浸対物レンズにおいて、φ１を液浸対物レンズに含まれる最も標本側のレンズの径とし、φｇを環状の溝の内径とするとき、０．２＜φ１／φｇ＜０．９５を満たす液浸対物レンズを提供する。
【００２２】
本発明の第１２の態様は、標本に対向し光軸に直交する先端平面と、側面と、により輪郭形状が画定される先端部、を含み、先端部は、光軸と先端平面が交わる点から最も近い、先端平面に対して傾斜した面であり、先端平面に接する第１面と、第１面に対して傾斜して接する第２面と、を含み、光軸を含む断面上で先端平面から第２面に向かって進むとき、先端平面と第１面の接点での曲がる方向と第１面と第２面の接点での曲がる方向が反対である液浸対物レンズを提供する。
【００２３】
本発明の第１３の態様は、第１の態様乃至第１２の態様のいずれか１つに記載の液浸対物レンズを含む倒立顕微鏡を提供する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、十分な量の浸液を対物レンズ上に安定して保持する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】液体に作用する力と液体の形状について説明するための図である。
【図２Ａ】固体表面上に保持された液体の接触角について説明するための図である。
【図２Ｂ】固体表面上に保持された液体の接触角について説明するための図である。
【図２Ｃ】固体表面上に保持された液体の接触角について説明するための図である。
【図３】ヤングの式について説明するための図である。
【図４Ａ】従来技術に係る対物レンズの側面概略図である。
【図４Ｂ】従来技術に係る対物レンズの上面概略図である。
【図５】実施例１に係る対物レンズの側面概略図である。
【図６】実施例２に係る対物レンズの側面概略図である。
【図７】実施例３に係る対物レンズの側面概略図である。
【図８】実施例４に係る対物レンズの側面概略図である。
【図９】本発明の一実施例に係る対物レンズを含む共焦点顕微鏡の構成を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
各実施例について説明する前に、浸液などの液体を対物レンズなどの固体上により多く保持するための方法について説明する。
まず、より多くの浸液を対物レンズ上に保持するために、好ましい浸液及び対物レンズの物性について説明する。
【００２７】
図１（ａ）に例示されるように、液体ＬＱには、液体ＬＱを構成する分子同士が互いに引っ張り合う分子間力Ｆ１のはたらきにより、液体ＬＱの形状を表面積の小さい球形に維持しようとする表面張力が作用している。しかしながら、固体Ｓと接触すると、固体Ｓと液体ＬＱの間にも引力がはたらくため、液体ＬＱの形状が変化する。また、固体平面上に液体ＬＱが配置される場合、図１（ｂ）に例示されるように、重力Ｇにより液体ＬＱが固体Ｓに押し付けられることになるため、液体ＬＱには固体平面に沿って広がろうとする力Ｆ２が作用する。従って、これらの力のバランスにより、図１（ｃ）に例示されるように、固体平面上での液体ＬＱの形状は定まることになる。
【００２８】
このような固体平面上での液体の形状を特徴付ける指標として、接触角が知られている。接触角とは、固体上に置かれた液体表面に引いた接線が固体となす角度として定義される。
【００２９】
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃは、それぞれ異なる接触角で固体平面上に保持された液体を例示している。図２Ａは、接触角θ１で固体平面上に保持された液体ＬＱ１が例示されている。図２Ｂは、図２Ａに例示される接触角θ１より小さな接触角θ２で固体平面上に保持された液体ＬＱ２が例示されている。図２Ｃは、図２Ｂに例示される接触角θ２より小さな接触角θ３で固体平面上に保持された液体ＬＱ３が例示されている。
【００３０】
図２Ａから図２Ｃで例示されるように、接触角が大きいほど、液体は、平面上で球形に近い形状を有し、平面上により多く保持され得る。
一般に、接触角θは、図３に例示されるように、固体Ｓの表面張力γｓ、液体ＬＱの表面張力γｌ、及び、固液間の界面張力γｓｌの力の釣合いにより定まり、ヤングの式と呼ばれる以下の式（１）を用いて表現できる。
【００３１】
【数１】
【００３２】
式（１）は、固体の表面張力γｓが小さい固体を用いることで、接触角θを大きくすることができることを示している。
従って、対物レンズの先端平面の周辺部や先端平面と接する対物レンズの側面に、表面張力γｓが小さい材料、例えば、フッ素系材料を用いることが望ましい。より具体的には、対物レンズの先端平面の周辺部や周辺部と接する対物レンズの側面に、フッ素樹脂をコーティングすることが望ましい。これにより、浸液が大きな接触角を有することになり、その結果、より多くの浸液を対物レンズ上に保持することができる。
【００３３】
次に、より多くの浸液を対物レンズ上に保持するために、好ましい対物レンズの形状について説明する。
図４Ａは、従来技術に係る対物レンズの側面概略図であり、図４Ｂは、従来技術に係る対物レンズの上面概略図である。図４Ａ及び図４Ｂに例示される対物レンズ１は、先端部１ａと本体部１ｂを含み、先端部１ａの輪郭は、先端平面２と側面３とにより画定される。先端平面２は、対物レンズ１に含まれるレンズにより形成されるレンズ領域ＬＲと、レンズ領域ＬＲを取り囲む周辺領域ＰＲと、を含んでいる。
【００３４】
図４Ａに例示されるように、従来技術に係る対物レンズ１では、通常、標本に対向し光軸ＡＸに直交する先端平面２と光軸ＡＸに平行な本体部１ｂの側面４とは、先端平面２に対して角度βで傾斜した側面３により接続されている。
【００３５】
上述したように、より多くの浸液を対物レンズ上に保持するためには、より大きな接触角を実現する材料を選択することが望ましい。しかしながら、ヤングの式は、図３に例示されるように液体が平面上に存在し、且つ、平衡状態にあることを前提に成り立つ式である。このため、対物レンズは、ヤングの式から導かれる接触角から推定される量の浸液を必ずしも保持できるわけではない。
【００３６】
例えば、図４Ａ及び図４Ｂに例示される対物レンズ１と標本の間に注入するときの浸液の勢いが大きすぎると、浸液が対物レンズ１の先端平面２からはみ出して、先端平面２に対して傾斜した対物レンズ１の側面３に接触してしまう。浸液が側面３と接触すると、浸液と側面３の間に生じる界面張力などにより、先端平面２上で保たれていた力の釣り合いが崩れてしまう。この他にも、作業中に発生する振動などが原因で浸液が側面３と接触する場合も、同様に力の釣り合いが崩れることになる。力の釣り合いが崩れると、本来保持し得る浸液が側面３に沿って対物レンズ１と標本の間から流れ出してしまい、十分な量の浸液を対物レンズ１と標本の間に保持することができない。
【００３７】
従って、対物レンズを浸液と側面とが接触しにくい形状にすること、即ち、対物レンズの先端平面と先端平面に接する側面とのなす角（以降、側面の角度と記す。）を小さくするが望ましい。これにより、より多くの浸液を対物レンズ上に安定して保持することが可能となるため、長作動距離の対物レンズなど比較的多くの浸液を保持する必要がある対物レンズであっても、十分な量の浸液を保持することができる。
【００３８】
また、この場合、対物レンズを浸液と側面とが接触しにくい形状にすることで、側面と接触しなかった液浸の表面は、気体に接することになるため、表面積に占める気液界面の割合が増加する。その結果、液浸を対物レンズと標本の間に維持しようとする方向にはたらく表面張力の大きさが大きくなる。
【００３９】
しかしながら、通常、対物レンズの先端部の側面の角度は、さまざまな制約により、任意に選択することはできない。具体的には、対物レンズ内部には、対物レンズを構成する複数のレンズ、レンズを支持するレンズ環、及び、補正環などの機構などが含まれるため、これらの要素によって対物レンズの輪郭形状は制約される。このため、対物レンズの先端部の側面の角度は、これらの構造的な制約の下、利用者が標本を確認しやすい角度（アクセス角）に設計されることが通常である。
【００４０】
そこで、対物レンズの先端部の側面を、角度（先端平面とのなす角）が異なる複数の側面で構成する。即ち、対物レンズの先端部の側面は、少なくとも、先端平面に接する第１側面と、第１側面と異なる第２側面を含む。そして、第１側面と第２側面は、光軸方向の異なる位置に、第１側面の角度（先端平面と第１側面とのなす角）が第２側面の角度（先端平面と第２側面とのなす角）に比べて小さくなるように、形成される。なお、第１側面の光軸方向の長さが第２側面の光軸方向の長さに比べて短くなるように形成されても良い。
【００４１】
このように、先端平面に接する第１側面の光軸方向の長さを短くすることで、第１側面の角度を、対物レンズの構造的な制約に制限されることなく、小さくすることができる。その結果、十分な量の浸液を対物レンズ上に安定して保持することが可能となる。
【００４２】
なお、本明細書において、対物レンズの先端平面と他の面とのなす角（他の面の角度）は、対物レンズ側の角度、即ち、内角を意味するものとする。
以下、各実施例について具体的に説明する。
【実施例１】
【００４３】
図５は、本実施例に係る対物レンズの側面概略図である。図５に例示される対物レンズ５は、液浸対物レンズであり、標本に対向し光軸ＡＸに直交する先端平面２と側面とにより輪郭形状が画定される先端部５ａと、本体部５ｂを含んでいる。また、先端平面２は、対物レンズ５に含まれる最も標本側のレンズＬ１が露出した領域であるレンズ領域ＬＲと、その周囲の周辺領域ＰＲと、を含んでいる。
【００４４】
図５に例示されるように、先端部５ａの側面は、光軸方向の異なる位置に、先端平面２とのなす角が異なる、先端平面に接する第１側面である側面６と第２側面である側面３とを有している。また、先端平面２と先端平面２に接する側面６とのなす角αが、先端平面２と側面３とのなす角βに比べて小さく、側面６の光軸方向の長さｄ１が、側面３の光軸方向の長さｄ２に比べて短くなるように、側面６は形成されている。
【００４５】
なお、図５では、先端平面２と側面６とのなす角αは、略９０°であるが、特にこれに限られない。先端平面２と側面６とのなす角αは、以下の条件式（２）を満たすことが望ましい。
４５°＜α＜１３５° ・・・（２）
【００４６】
条件式（２）の上限値を上回る場合、側面６の角度が大きすぎるため、浸液と側面６とが接触しやすくなる。このため、十分な量の浸液を保持することが難しい。
【００４７】
条件式（２）の下限値を下回る場合、先端平面２からはみ出した浸液は、側面６に接触することはなく側面３に直接接触し、それによって、力の釣り合いが崩れる。従って、下限値を下回って角度を小さくするメリットはほとんどない。その一方で、下限値を下回って角度を小さくしすぎると、対物レンズ５の先端部５ａの形状が複雑化して対物レンズ５の製造が困難となる。
【００４８】
また、側面６の光軸方向の長さｄ１は、以下の条件式（３）を満たすことが望ましい。
０．０５ｍｍ＜ｄ１＜２ｍｍ ・・・（３）
条件式（３）の上限値を上回る場合、側面６の光軸方向の長さが長いため、浸液と側面３（または側面６）が接触する前に、力の釣り合いが崩れやすい。従って、上限値を超えて側面６の光軸方向の長さを長くするメリットはほとんどない。その一方で、上限値を超えて側面６の光軸方向の長さを長くしすぎると、上述したような対物レンズの構造上の制約を受けやすく、側面６の角度を任意に設定することが難しくなる。
【００４９】
条件式（３）の下限値を下回る場合、先端平面２から側面３までの距離が短いため、先端平面２からはみ出した浸液が、側面６に接触することはなく、側面３に直接接触しやすい。このため、側面６の角度を小さくして浸液を側面６に接触しにくくしても、その効果を十分に発揮し得ない。
【００５０】
また、対物レンズ５の第１側面である側面６に、フッ素樹脂などを用いて疎液性コーティングを行ってもよい。これにより、浸液と側面６の間にはたらく引力が小さくなるため、側面６に浸液が接触した場合であっても、先端平面２上で釣り合っていた力の関係を大きく崩すことない。従って、浸液が対物レンズ５と標本の間から流れ出すことを抑制することができる。また、対物レンズ５の先端平面２上の周辺領域ＰＲに、フッ素樹脂などを用いて疎液性コーティングを行ってもよい。これにより、先端平面２上での接触角を大きくすることができるため、より多くの浸液を保持することができる。
【００５１】
また、対物レンズ５は、さらに、以下の条件式（４）を満たすことが望ましい。ここで、φ１は対物レンズ５に含まれる最も標本側のレンズＬ１の径であり、φ２は先端平面２の径である。
０．２＜φ１／φ２＜０．９５ ・・・（４）
【００５２】
条件式（４）の上限値を上回る場合、常に先端平面２のほぼ全体を浸液で満たす必要がある。このため、対物レンズ５と標本の間から浸液が流れ出しやすく、十分な量の浸液を保持することが難しくなる。
【００５３】
条件式（４）の下限値を下回る場合、先端平面２に占めるレンズＬ１の表面積が小さすぎるため、必要最小限の浸液を用いた場合、浸液をレンズＬ１上に配置することが難しい。
【００５４】
以上、本実施例に係る対物レンズ５によれば、浸液と側面６とが接触しにくいため、浸液を対物レンズ５上に安定して保持することができる。また、浸液を対物レンズ５上に安定して保持することができるため、結果として、より多くの十分な量の浸液を保持することができる。
【００５５】
本実施例に係る対物レンズ５では、第２側面である側面３は、第１側面である側面６と像側で接する面として構成されている。このため、側面６は、光軸ＡＸと先端平面２が交わる点から最も近い先端平面２に対して傾斜した面であり、先端平面２に接する面（第１面）である。また、側面３は、側面６に対して傾斜した面であり、側面６と接する面（第２面）である。従って、“先端平面２と先端平面２に接する側面６とのなす角αが、先端平面２と側面３とのなす角βに比べて小さい”は、“光軸ＡＸを含む断面上で先端平面２から側面３（第２面）に向かって進むとき、先端平面２と側面６（第１面）の接点での曲がる方向と側面６（第１面）と側面３（第２面）の接点での曲がる方向が反対である”と、換言することができる。
【００５６】
なお、第２側面である側面３は、必ずしも第１側面である側面６と像側で接する面である必要はない。第２側面は、対物レンズの構造的な制約により決められた角度を有する側面であればよい。従って、第１側面と第２側面の間に、さらに、異なる角度の側面を含んでもよい。
【実施例２】
【００５７】
図６は、本実施例に係る対物レンズの側面概略図である。図６に例示される対物レンズ７は、液浸対物レンズであり、標本に対向し光軸ＡＸに直交する先端平面２と側面とにより輪郭形状が画定される先端部７ａと、本体部７ｂを含んでいる。また、先端平面２は、対物レンズ７に含まれる最も標本側のレンズＬ１が露出した領域であるレンズ領域ＬＲと、その周囲の周辺領域ＰＲと、を含んでいる。
【００５８】
図６に例示されるように、先端部７ａの側面は、光軸方向の異なる位置に、先端平面２とのなす角が異なる、先端平面に接する第１側面である側面８と第２側面である側面３とを有している。また、先端平面２と先端平面２に接する側面８とのなす角αが、先端平面２と側面３とのなす角βに比べて小さく、側面８の光軸方向の長さｄ１が、側面３の光軸方向の長さｄ２に比べて短くなるように、側面８は形成されている。
【００５９】
なお、図６に例示される対物レンズ７は、先端平面２と先端平面２に接する側面８とのなす角αが鋭角である点が、実施例１に係る対物レンズ５と異なっている。その他の点は、実施例１に係る対物レンズ５と同様である。
【００６０】
従って、対物レンズ７も、条件式（２）から（４）を満たすことが望ましい。また対物レンズ７の側面８または周辺領域ＰＲに、フッ素樹脂などを用いて疎液性コーティングを行ってもよい。
【００６１】
以上、本実施例に係る対物レンズ７によれば、実施例１に係る対物レンズ５と同様に、浸液と側面８とが接触しにくいため、浸液を対物レンズ７上に安定して保持することができる。また、浸液を対物レンズ７上に安定して保持することができるため、結果として、より多くの十分な量の浸液を保持することができる。
【００６２】
なお、本実施例に係る対物レンズ７でも、実施例１に係る対物レンズ５と同様に、第２側面である側面３は、第１側面である側面８と像側で接する面として構成されている。このため、側面８は、光軸ＡＸと先端平面２が交わる点から最も近い先端平面２に対して傾斜した面であり、先端平面２に接する面（第１面）である。また、側面３は、側面８に対して傾斜した面であり、側面８と接する面（第２面）である。従って、“先端平面２と先端平面２に接する側面８とのなす角αが、先端平面２と側面３とのなす角βに比べて小さい”は、“光軸ＡＸを含む断面上で先端平面２から側面３（第２面）に向かって進むとき、先端平面２と側面８（第１面）の接点での曲がる方向と側面８（第１面）と側面３（第２面）の接点での曲がる方向が反対である”と、換言することができる。
【実施例３】
【００６３】
図７は、本実施例に係る対物レンズの側面概略図である。図７に例示される対物レンズ９は、液浸対物レンズであり、標本に対向し光軸ＡＸに直交する先端平面２と側面とにより輪郭形状が画定される先端部９ａと、本体部９ｂを含んでいる。また、先端平面２は、対物レンズ９に含まれる最も標本側のレンズＬ１が露出した領域であるレンズ領域ＬＲと、その周囲の周辺領域ＰＲと、を含んでいる。さらに、先端平面２は、光軸ＡＸを中心とした環状の溝１０を有している。図７に例示される対物レンズ９では、先端平面２に形成された溝１０は、光軸側の側面１１と、側面１１と接する側面１２とから構成されている。
【００６４】
図７に例示されるように、先端平面２と溝１０の光軸側の側面１１とのなす角αが、先端平面２と先端部９ａの側面３とのなす角βに比べて小さく、溝１０の光軸方向の長さｄｇは、先端部９ａの光軸方向の長さｄ２に比べて短くなるように、溝１０は形成されている。
【００６５】
実施例１及び実施例２では、浸液と先端部の側面とが接触しにくい形状を有する対物レンズを例示したが、より多くの浸液を対物レンズ上に保持するために好ましい対物レンズの形状は、特にこれに限られない。図７に例示されるような、浸液と先端平面２に設けた溝１０の側面が接触しにくい形状を有する対物レンズ９でも、浸液と先端部の側面とが接触しにくい形状を有する対物レンズと同様に、より多くの浸液を対物レンズ上に保持することができる。
【００６６】
なお、対物レンズ９では、溝１０よりも内側の先端平面２上に浸液が保持される。従って、溝１０の光軸側の側面１１が、浸液に対して、実施例１または実施例２に係る対物レンズにおける第１側面（側面６、側面８）と同様に作用する。
【００６７】
このため、先端平面２と側面１１とのなす角αは、上述した条件式（２）を満たすことが望ましい。
また、溝１０の光軸方向の長さｄｇは、以下の条件式（５）を満たすことが望ましい。
０．０５ｍｍ＜ｄｇ＜２ｍｍ ・・・（５）
【００６８】
条件式（５）の上限値を上回る場合、溝１０の光軸方向の長さが長いため、浸液が溝１０の側面１１（または溝１０の底や側面１２）に接触する前に、力の釣り合いが崩れやすい。従って、上限値を超えて溝１０の光軸方向の長さを長くするメリットはほとんどない。その一方で、上限値を超えて溝１０の光軸方向の長さを長くすると、対物レンズ内部の要素と溝１０が接触する可能性があるため、側面１１の角度を任意に設定することが難しくなる。
【００６９】
条件式（５）の下限値を下回る場合、先端平面２から溝１０の底までの距離が短いため、先端平面２からはみ出した浸液が、側面１１に接触することはなく、溝１０の底や側面１２に直接接触しやすい。このため、側面１１の角度を小さくして浸液を側面１１に接触しにくくしても、その効果を十分に発揮し得ない。
【００７０】
また、対物レンズ９の溝１０の光軸側の側面１１に、フッ素樹脂をコーティングしてもよい。これにより、浸液と側面１１の間にはたらく引力が小さくなるため、側面１１に浸液が接触した場合であっても、先端平面２上で釣り合っていた力の関係を大きく崩すことない。従って、浸液が対物レンズ９と標本の間から流れ出すことを抑制することができる。また、対物レンズ９の先端平面２上の周辺領域ＰＲに、フッ素樹脂をコーティングしてもよい。これにより、先端平面２上での接触角を大きくすることができるため、より多くの浸液を保持することができる。
【００７１】
また、対物レンズ９は、さらに、以下の条件式（６）を満たすことが望ましい。ここで、φ１は対物レンズ９に含まれる最も標本側のレンズＬ１の径であり、φｇは環状の溝１０の内径である。
０．２＜φ１／φｇ＜０．９５ ・・・（６）
【００７２】
条件式（６）の上限値を上回る場合、常に溝１０の内側の領域のほぼ全体を浸液で満たす必要がある。このため、対物レンズ９と標本の間から浸液が流れ出しやすく、十分な量の浸液を保持することが難しくなる。
【００７３】
条件式（６）の下限値を下回る場合、溝１０の内側の領域に占めるレンズＬ１の表面積が小さすぎるため、必要最小限の浸液を用いた場合、浸液をレンズＬ１上に配置することが難しい。
【００７４】
以上、本実施例に係る対物レンズ９によれば、浸液と側面１１とが接触しにくいため、浸液を対物レンズ９上に安定して保持することができる。また、浸液を対物レンズ９上に安定して保持することができるため、結果として、より多くの十分な量の浸液を保持することができる。
【００７５】
なお、本実施例に係る対物レンズ９では、溝１０の光軸側の側面１１は、光軸ＡＸと先端平面２が交わる点から最も近い先端平面２に対して傾斜した面であり、先端平面２に接する面（第１面）である。また、溝１０の側面１２は、先端平面２に対して傾斜した面であり、側面１１と接する面（第２面）である。従って、光軸ＡＸを含む断面上で先端平面２から側面１２（第２面）に向かって進むとき、先端平面２と側面１１（第１面）の接点での曲がる方向と側面１１（第１面）と側面１２（第２面）の接点での曲がる方向が反対であるという特徴を対物レンズ９は有している。
【実施例４】
【００７６】
図８は、本実施例に係る対物レンズの側面概略図である。図８に例示される対物レンズ１３は、液浸対物レンズであり、標本に対向し光軸ＡＸに直交する先端平面２と側面とにより輪郭形状が画定される先端部１３ａと、本体部１３ｂを含んでいる。また、先端平面２は、対物レンズ１３に含まれる最も標本側のレンズＬ１が露出した領域であるレンズ領域ＬＲと、その周囲の周辺領域ＰＲと、を含んでいる。さらに、先端平面２は、光軸ＡＸを中心とした環状の溝１４を有している。図８に例示される対物レンズ１３では、先端平面２に形成された溝１４は、光軸側の側面１５と、側面１１と接する底面１６と、側面１５に対向する側面１７と、から構成されている。
【００７７】
図８に例示されるように、先端平面２と溝１４の光軸側の側面１５とのなす角αが、先端平面２と先端部１３ａの側面３とのなす角βに比べて小さく、溝１４の光軸方向の長さｄｇは、先端部１３ａの光軸方向の長さｄ２に比べて短くなるように、溝１４は形成されている。なお、溝１４の光軸方向の長さｄｇは、先端部１３ａの光軸方向の長さｄ２に比べて短くなるように形成されていてもよい。
【００７８】
なお、図８に例示される対物レンズ１３は、溝１４の形状、及び、先端平面２と溝１４の光軸側の側面１５とのなす角αが直角である点が、実施例３に係る対物レンズ９と異なっている。その他の点は、実施例３に係る対物レンズ９と同様である。
【００７９】
従って、対物レンズ７も、条件式（２）、条件式（５）、及び条件式（６）を満たすことが望ましい。また対物レンズ１３の光軸側の側面１５または周辺領域ＰＲに、フッ素樹脂をコーティングしてもよい。
【００８０】
以上、本実施例に係る対物レンズ１３によれば、実施例３に係る対物レンズ９と同様に、浸液と側面１５とが接触しにくいため、浸液を対物レンズ１３上に安定して保持することができる。また、浸液を対物レンズ１３上に安定して保持することができるため、結果として、より多くの十分な量の浸液を保持することができる。
【００８１】
なお、本実施例に係る対物レンズ１３では、溝１４の光軸側の側面１５は、光軸ＡＸと先端平面２が交わる点から最も近い先端平面２に対して傾斜した面であり、先端平面２に接する面（第１面）である。また、溝１４の底面１６は、側面１５に対して傾斜した面であり、側面１５と接する面（第２面）である。従って、側面１５が先端平面２に対して傾斜する方向が、底面１６が側面１５に対して傾斜する方向と反対であるという特徴を対物レンズ１３は有している。
【００８２】
さらに言い換えると、以下のようになる。通常の対物レンズが、光軸に直交する先端平面と光軸と一致する中心軸をもつ円筒の側面を持ち、さらに先端平面と円筒の側面を繋ぐよう先端平面と円筒の側面の両方に対して傾斜をもつ面取り部状の側面を持つ。これに対して、本発明に係る液浸対物レンズは、さらに先端平面に光軸を中心とした円状の溝、または先端平面から面取り部状の側面に向けて第２の面が形成されている。円状の溝の光軸側の面または第２の面の傾斜の角度は、光軸を含む断面上で見たとき面取り部状の側面の傾斜の角度より光軸に平行に近い傾斜の角度となっている。また、光軸を含む断面上で見て先端平面から面取り部状の側面に向かって順に追っていくとき、先端平面から一旦光軸に平行に近い角度に次の面との接点で曲がり、円状の溝の光軸側の面または第２の面に達する。さらに次の面との接点で逆方向に曲がる。なお、円状の溝はＶ字状でもコの字の開口部を上に向けた物であっても良い。
【００８３】
以下、上述した実施例１から実施例４に係る対物レンズの用途として特に好適な顕微鏡について説明する。
実施例１から実施例４に係る対物レンズの用途として、倒立共焦点顕微鏡は好適である。
【００８４】
図９は、本発明の一実施例に係る対物レンズを含む倒立共焦点顕微鏡の構成を例示した図である。図９に例示される共焦点顕微鏡２０は、倒立顕微鏡であり、照明光としてレーザ光を射出するレーザ光源（短波用レーザ２１、可視光レーザ２２）と、標本から生じた蛍光を照明光から分離する分離手段（ダイクロイックミラー３５）と、標本を走査する走査手段（ガルバノミラー３２）と、対物レンズ３６と、対物レンズ３６の焦点位置と光学的に共役な位置に配置された共焦点絞り３８と、共焦点絞り３８を通過した蛍光を検出する検出器４２とを含んで構成されている。対物レンズ３６は、実施例１から実施例４のいずれかに係る対物レンズであり、液浸対物レンズである。
【００８５】
短波用レーザ２１または可視光レーザ２２から射出されたレーザ光は、ミラー２３及びダイクロイックミラー３５を介して集光レンズ２５に入射し、集光レンズ２５によりファイバカップリング機構２６に集光する。ファイバカップリング機構２６からシングルモードファイバ２７に入射したレーザ光は、ファイバ調整機構２８により射出されるレーザ光の位置や傾きが調整され、シングルモードファイバ２７から射出する。シングルモードファイバ２７から射出したレーザ光は、コリメータレンズ２９で平行光に変換され、ミラー３０、ダイクロイックミラー３１、ガルバノミラー３２、瞳投影レンズ３３、レンズ３４、ミラー３５を介して対物レンズ３６に入射する。対物レンズ３６は、レーザ光を、対物レンズ３６の焦点位置に配置された標本に、スポット状に照射する。
【００８６】
レーザ光が照射されることにより標本から生じる蛍光は、レーザ光と同じ光路を反対の方向に進行し、ダイクロイックミラー３１へ入射する。蛍光は、レーザ光を反射し蛍光を透過する特性を有するダイクロイックミラー３１を透過し、結像レンズ３７により共焦点絞り３８上に集光する。共焦点絞り３８は、対物レンズ３６の焦点位置と光学的に共役な位置に配置されているため、焦点位置から生じた蛍光のみが共焦点絞り３８に設けられたピンホールを通過する。共焦点絞り３８を通過した蛍光は、その波長に応じて、ダイクロイックミラー３９を透過または反射し、バリアフィルタ４１を透過して検出器４２で検出される。
【００８７】
図９に例示される共焦点顕微鏡２０などの共焦点顕微鏡は、生体標本を対象とした蛍光観察の用途で広く用いられている。共焦点顕微鏡は、共焦点効果によりＺ方向に高い分解能を有することから標本の深部を観察することができるが、標本の深部を観察する際、対物レンズと標本との接触を避けるためには、対物レンズに長い作動距離が必要となる。また、生体標本へのダメージを抑えながら明るい画像を得るためには、対物レンズに高い開口数が必要となる。このため、生体標本と対物レンズの間に、比較的多くの浸液を保持する必要がある。このような理由から、共焦点顕微鏡は、実施例１から実施例４に例示される対物レンズの用途として好適である。
【００８８】
また、実施例１から実施例４に係る対物レンズの用途として、２光子励起顕微鏡も好適である。
２光子励起顕微鏡も、生体標本を対象とした蛍光観察の用途で用いられている。このため、２光子励起顕微鏡に用いられる対物レンズも、共焦点顕微鏡に用いられる対物レンズと同様の理由から、長い作動距離と高い開口数が必要となる。このため、生体標本と対物レンズの間に、比較的多くの浸液を保持する必要がある。また、２光子励起顕微鏡では、焦点位置からのみ蛍光が生じる。このため、対物レンズでは、散乱した蛍光も含めて、できるかぎり多くの蛍光を取り込むことが重要である。このような理由から、２光子励起顕微鏡は、実施例１から実施例４に例示される対物レンズの用途として好適である。
【００８９】
＜付記＞
１．標本に対向し光軸に直交する先端平面と、側面と、により輪郭形状が画定される先端部を含む液浸対物レンズであって、前記側面は、少なくとも前記先端平面に接する第１側面を含み、αを前記先端平面と前記第１側面とのなす角とするとき、４５°＜α＜１３５°を満たす。
【符号の説明】
【００９０】
１、５、７、９、１３、３６・・・対物レンズ、１ａ、５ａ、７ａ、９ａ、１３ａ・・・先端部、１ｂ、５ｂ、７ｂ、９ｂ、１３ｂ・・・本体部、２・・・先端平面、３、４、６、８、１１、１２、１５、１７・・・側面、１０、１４・・・溝、１６・・・底面、Ｌ１・・・レンズ、ＬＲ・・・レンズ領域、ＰＲ・・・周辺領域、ＡＸ・・・光軸、２０・・・共焦点顕微鏡、２１・・・短波用レーザ、２２・・・可視光レーザ、２３、３０、３５、４０・・・ミラー、２４、３１、３９・・・ダイクロイックミラー、２５・・・集光レンズ、２６・・・ファイバカップリング機構、２７・・・シングルモードファイバ、２８・・・ファイバ調整機構、２９・・・コリメータレンズ、３２・・・ガルバノミラー、３３・・・瞳投影レンズ、３４・・・レンズ、３７・・・結像レンズ、３８・・・共焦点絞り、４１・・・バリアフィルタ、４２・・・検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液浸対物レンズに関し、特に、倒立顕微鏡で用いられる液浸対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、遺伝子導入により細胞内に発現させることができる蛍光蛋白質が実用化され、これを用いることで生体標本に与えるダメージを抑制することが可能となった。このような蛍光蛋白質としては、例えば、ＧＦＰ(Green Fluorescent Protein）やＹＦＰ(yellow Fluorescent Protein)などがある。これらの蛍光蛋白質の実用化により蛍光観察の対象が広がり、現在では、例えば、ゼブラフィッシュ、線虫、ショウジョウバエなどの比較的大きな生体標本も観察対象となっている。比較的大きな生体標本の深部を明瞭に観察するためには、通常、長作動距離を有する液浸対物レンズを備えた、共焦点顕微鏡や２光子励起顕微鏡が使用される。
【０００３】
ところで、液浸対物レンズとは、標本（またはその保持部材）と対物レンズとの間を水や油などの浸液で満すことで高開口数を実現する対物レンズであり、通常、浸液は表面張力により対物レンズと標本の間に保持される。
【０００４】
しかしながら、液浸対物レンズを倒立顕微鏡で使用する場合には、対物レンズ上（標本と対物レンズの間）に安定に浸液を保持することが難しい。さまざまな要因により表面張力と他の力の釣り合いが崩れると、浸液は標本と対物レンズの間から流れ出て、対物レンズの先端部から下方へ流れ落ちてしまう。特に、長作動距離を有する液浸対物レンズを用いる場合には、標本と対物レンズの間に満たすべき浸液の量が多いため、このような現象が生じやすい。
【０００５】
浸液が標本と対物レンズの間から流れ出て、標本と対物レンズの間の浸液が適量に対して不足すると、顕微鏡は観察性能を十分に発揮できない。また、流れ落ちた浸液が対物レンズの鏡筒内部に浸入すると対物レンズの正常な性能の発揮を阻害する原因となり得る。また、対物レンズの先端部から流れ落ちた浸液は鏡筒外部を汚してしまう。
【０００６】
このため、標本と対物レンズとの間から浸液が流れ出ること自体を抑制するために浸液を対物レンズ上に安定して保持する技術や、標本と対物レンズとの間から流れ出た浸液により生じる不利益を防止する技術が求められている。
【０００７】
このような技術的な課題に対して有効な技術が、例えば、特許文献１で開示されている。特許文献１では、レンズ環の外周に防水キャップを取り付ける技術が開示されている。また、標本と対物レンズの間から溢れ出た浸液を保持する水保持部や受け溝も開示されている。
【０００８】
特許文献１で開示される技術によれば、浸液が対物レンズの鏡筒内部に浸入することで生じる対物レンズの性能劣化を防止することができる。また、浸液が鏡筒外部を汚すことも防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３２０３６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１で開示される技術は、標本と対物レンズとの間での浸液を安定に保持するという技術的な課題に対しては何ら貢献しない。このため、特許文献１で開示される技術では、浸液の保持の安定性は改善されない。従って、比較的多くの浸液を要求する長作動距離の液浸対物レンズを使用する際には、十分な量の浸液を安定して保持することができない。
【００１１】
以上のような実情を踏まえ、本発明では、十分な量の浸液を対物レンズ上に安定して保持する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様は、標本に対向し光軸に直交する先端平面と、側面と、により輪郭形状が画定される先端部を含み、側面は、光軸方向の異なる位置に、先端平面とのなす角が異なる、少なくとも第１側面と第２側面とを有し、先端平面と先端平面に接する第１側面とのなす角は、先端平面と第２側面とのなす角に比べて小さい液浸対物レンズを提供する。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の液浸対物レンズにおいて、第２側面は、第１側面と像側で接する面である液浸対物レンズを提供する。
本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様に記載の液浸対物レンズにおいて、αを先端平面と第１側面とのなす角とするとき、４５°＜α＜１３５°を満たす液浸対物レンズを提供する。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つに記載の液浸対物レンズにおいて、ｄ１を第１側面の光軸の方向の長さとするとき、０．０５ｍｍ＜ｄ１＜２ｍｍを満たす液浸対物レンズを提供する。
【００１５】
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つに記載の液浸対物レンズにおいて、第１側面に、疎液性コーティングが施されている液浸対物レンズを提供する。
【００１６】
本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様のいずれか１つに記載の液浸対物レンズにおいて、φ１を液浸対物レンズに含まれる最も標本側のレンズの径とし、φ２を先端平面の径とするとき、０．２＜φ１／φ２＜０．９５を満たす液浸対物レンズを提供する。
【００１７】
本発明の第７の態様は、標本に対向し光軸に直交する先端平面と、側面と、により輪郭形状が画定される先端部を含み、先端平面は、光軸を中心とした環状の溝を有し、先端平面と溝の光軸側の側面とのなす角は、先端平面と先端部の側面とのなす角に比べて小さい液浸対物レンズを提供する。
【００１８】
本発明の第８の態様は、第７の態様に記載の液浸対物レンズにおいて、αを先端平面と溝の光軸側の側面とのなす角とするとき、４５°＜α＜１３５°を満たす液浸対物レンズを提供する。
【００１９】
本発明の第９の態様は、第７の態様または第８の態様に記載の液浸対物レンズにおいて、ｄｇを溝の光軸の方向の長さとするとき、０．０５ｍｍ＜ｄｇ＜２ｍｍを満たす液浸対物レンズを提供する。
【００２０】
本発明の第１０の態様は、第７の態様乃至第９の態様のいずれか１つに記載の液浸対物レンズにおいて、溝の光軸側の側面に、疎液性コーティングが施されている液浸対物レンズを提供する。
【００２１】
本発明の第１１の態様は、第７の態様乃至第１０の態様のいずれか１つに記載の液浸対物レンズにおいて、φ１を液浸対物レンズに含まれる最も標本側のレンズの径とし、φｇを環状の溝の内径とするとき、０．２＜φ１／φｇ＜０．９５を満たす液浸対物レンズを提供する。
【００２２】
本発明の第１２の態様は、標本に対向し光軸に直交する先端平面と、側面と、により輪郭形状が画定される先端部、を含み、先端部は、光軸と先端平面が交わる点から最も近い、先端平面に対して傾斜した面であり、先端平面に接する第１面と、第１面に対して傾斜して接する第２面と、を含み、光軸を含む断面上で先端平面から第２面に向かって進むとき、先端平面と第１面の接点での曲がる方向と第１面と第２面の接点での曲がる方向が反対である液浸対物レンズを提供する。
【００２３】
本発明の第１３の態様は、第１の態様乃至第１２の態様のいずれか１つに記載の液浸対物レンズを含む倒立顕微鏡を提供する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、十分な量の浸液を対物レンズ上に安定して保持する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】液体に作用する力と液体の形状について説明するための図である。
【図２Ａ】固体表面上に保持された液体の接触角について説明するための図である。
【図２Ｂ】固体表面上に保持された液体の接触角について説明するための図である。
【図２Ｃ】固体表面上に保持された液体の接触角について説明するための図である。
【図３】ヤングの式について説明するための図である。
【図４Ａ】従来技術に係る対物レンズの側面概略図である。
【図４Ｂ】従来技術に係る対物レンズの上面概略図である。
【図５】実施例１に係る対物レンズの側面概略図である。
【図６】実施例２に係る対物レンズの側面概略図である。
【図７】実施例３に係る対物レンズの側面概略図である。
【図８】実施例４に係る対物レンズの側面概略図である。
【図９】本発明の一実施例に係る対物レンズを含む共焦点顕微鏡の構成を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
各実施例について説明する前に、浸液などの液体を対物レンズなどの固体上により多く保持するための方法について説明する。
まず、より多くの浸液を対物レンズ上に保持するために、好ましい浸液及び対物レンズの物性について説明する。
【００２７】
図１（ａ）に例示されるように、液体ＬＱには、液体ＬＱを構成する分子同士が互いに引っ張り合う分子間力Ｆ１のはたらきにより、液体ＬＱの形状を表面積の小さい球形に維持しようとする表面張力が作用している。しかしながら、固体Ｓと接触すると、固体Ｓと液体ＬＱの間にも引力がはたらくため、液体ＬＱの形状が変化する。また、固体平面上に液体ＬＱが配置される場合、図１（ｂ）に例示されるように、重力Ｇにより液体ＬＱが固体Ｓに押し付けられることになるため、液体ＬＱには固体平面に沿って広がろうとする力Ｆ２が作用する。従って、これらの力のバランスにより、図１（ｃ）に例示されるように、固体平面上での液体ＬＱの形状は定まることになる。
【００２８】
このような固体平面上での液体の形状を特徴付ける指標として、接触角が知られている。接触角とは、固体上に置かれた液体表面に引いた接線が固体となす角度として定義される。
【００２９】
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃは、それぞれ異なる接触角で固体平面上に保持された液体を例示している。図２Ａは、接触角θ１で固体平面上に保持された液体ＬＱ１が例示されている。図２Ｂは、図２Ａに例示される接触角θ１より小さな接触角θ２で固体平面上に保持された液体ＬＱ２が例示されている。図２Ｃは、図２Ｂに例示される接触角θ２より小さな接触角θ３で固体平面上に保持された液体ＬＱ３が例示されている。
【００３０】
図２Ａから図２Ｃで例示されるように、接触角が大きいほど、液体は、平面上で球形に近い形状を有し、平面上により多く保持され得る。
一般に、接触角θは、図３に例示されるように、固体Ｓの表面張力γｓ、液体ＬＱの表面張力γｌ、及び、固液間の界面張力γｓｌの力の釣合いにより定まり、ヤングの式と呼ばれる以下の式（１）を用いて表現できる。
【００３１】
【数１】
【００３２】
式（１）は、固体の表面張力γｓが小さい固体を用いることで、接触角θを大きくすることができることを示している。
従って、対物レンズの先端平面の周辺部や先端平面と接する対物レンズの側面に、表面張力γｓが小さい材料、例えば、フッ素系材料を用いることが望ましい。より具体的には、対物レンズの先端平面の周辺部や周辺部と接する対物レンズの側面に、フッ素樹脂をコーティングすることが望ましい。これにより、浸液が大きな接触角を有することになり、その結果、より多くの浸液を対物レンズ上に保持することができる。
【００３３】
次に、より多くの浸液を対物レンズ上に保持するために、好ましい対物レンズの形状について説明する。
図４Ａは、従来技術に係る対物レンズの側面概略図であり、図４Ｂは、従来技術に係る対物レンズの上面概略図である。図４Ａ及び図４Ｂに例示される対物レンズ１は、先端部１ａと本体部１ｂを含み、先端部１ａの輪郭は、先端平面２と側面３とにより画定される。先端平面２は、対物レンズ１に含まれるレンズにより形成されるレンズ領域ＬＲと、レンズ領域ＬＲを取り囲む周辺領域ＰＲと、を含んでいる。
【００３４】
図４Ａに例示されるように、従来技術に係る対物レンズ１では、通常、標本に対向し光軸ＡＸに直交する先端平面２と光軸ＡＸに平行な本体部１ｂの側面４とは、先端平面２に対して角度βで傾斜した側面３により接続されている。
【００３５】
上述したように、より多くの浸液を対物レンズ上に保持するためには、より大きな接触角を実現する材料を選択することが望ましい。しかしながら、ヤングの式は、図３に例示されるように液体が平面上に存在し、且つ、平衡状態にあることを前提に成り立つ式である。このため、対物レンズは、ヤングの式から導かれる接触角から推定される量の浸液を必ずしも保持できるわけではない。
【００３６】
例えば、図４Ａ及び図４Ｂに例示される対物レンズ１と標本の間に注入するときの浸液の勢いが大きすぎると、浸液が対物レンズ１の先端平面２からはみ出して、先端平面２に対して傾斜した対物レンズ１の側面３に接触してしまう。浸液が側面３と接触すると、浸液と側面３の間に生じる界面張力などにより、先端平面２上で保たれていた力の釣り合いが崩れてしまう。この他にも、作業中に発生する振動などが原因で浸液が側面３と接触する場合も、同様に力の釣り合いが崩れることになる。力の釣り合いが崩れると、本来保持し得る浸液が側面３に沿って対物レンズ１と標本の間から流れ出してしまい、十分な量の浸液を対物レンズ１と標本の間に保持することができない。
【００３７】
従って、対物レンズを浸液と側面とが接触しにくい形状にすること、即ち、対物レンズの先端平面と先端平面に接する側面とのなす角（以降、側面の角度と記す。）を小さくするが望ましい。これにより、より多くの浸液を対物レンズ上に安定して保持することが可能となるため、長作動距離の対物レンズなど比較的多くの浸液を保持する必要がある対物レンズであっても、十分な量の浸液を保持することができる。
【００３８】
また、この場合、対物レンズを浸液と側面とが接触しにくい形状にすることで、側面と接触しなかった液浸の表面は、気体に接することになるため、表面積に占める気液界面の割合が増加する。その結果、液浸を対物レンズと標本の間に維持しようとする方向にはたらく表面張力の大きさが大きくなる。
【００３９】
しかしながら、通常、対物レンズの先端部の側面の角度は、さまざまな制約により、任意に選択することはできない。具体的には、対物レンズ内部には、対物レンズを構成する複数のレンズ、レンズを支持するレンズ環、及び、補正環などの機構などが含まれるため、これらの要素によって対物レンズの輪郭形状は制約される。このため、対物レンズの先端部の側面の角度は、これらの構造的な制約の下、利用者が標本を確認しやすい角度（アクセス角）に設計されることが通常である。
【００４０】
そこで、対物レンズの先端部の側面を、角度（先端平面とのなす角）が異なる複数の側面で構成する。即ち、対物レンズの先端部の側面は、少なくとも、先端平面に接する第１側面と、第１側面と異なる第２側面を含む。そして、第１側面と第２側面は、光軸方向の異なる位置に、第１側面の角度（先端平面と第１側面とのなす角）が第２側面の角度（先端平面と第２側面とのなす角）に比べて小さくなるように、形成される。なお、第１側面の光軸方向の長さが第２側面の光軸方向の長さに比べて短くなるように形成されても良い。
【００４１】
このように、先端平面に接する第１側面の光軸方向の長さを短くすることで、第１側面の角度を、対物レンズの構造的な制約に制限されることなく、小さくすることができる。その結果、十分な量の浸液を対物レンズ上に安定して保持することが可能となる。
【００４２】
なお、本明細書において、対物レンズの先端平面と他の面とのなす角（他の面の角度）は、対物レンズ側の角度、即ち、内角を意味するものとする。
以下、各実施例について具体的に説明する。
【実施例１】
【００４３】
図５は、本実施例に係る対物レンズの側面概略図である。図５に例示される対物レンズ５は、液浸対物レンズであり、標本に対向し光軸ＡＸに直交する先端平面２と側面とにより輪郭形状が画定される先端部５ａと、本体部５ｂを含んでいる。また、先端平面２は、対物レンズ５に含まれる最も標本側のレンズＬ１が露出した領域であるレンズ領域ＬＲと、その周囲の周辺領域ＰＲと、を含んでいる。
【００４４】
図５に例示されるように、先端部５ａの側面は、光軸方向の異なる位置に、先端平面２とのなす角が異なる、先端平面に接する第１側面である側面６と第２側面である側面３とを有している。また、先端平面２と先端平面２に接する側面６とのなす角αが、先端平面２と側面３とのなす角βに比べて小さく、側面６の光軸方向の長さｄ１が、側面３の光軸方向の長さｄ２に比べて短くなるように、側面６は形成されている。
【００４５】
なお、図５では、先端平面２と側面６とのなす角αは、略９０°であるが、特にこれに限られない。先端平面２と側面６とのなす角αは、以下の条件式（２）を満たすことが望ましい。
４５°＜α＜１３５° ・・・（２）
【００４６】
条件式（２）の上限値を上回る場合、側面６の角度が大きすぎるため、浸液と側面６とが接触しやすくなる。このため、十分な量の浸液を保持することが難しい。
【００４７】
条件式（２）の下限値を下回る場合、先端平面２からはみ出した浸液は、側面６に接触することはなく側面３に直接接触し、それによって、力の釣り合いが崩れる。従って、下限値を下回って角度を小さくするメリットはほとんどない。その一方で、下限値を下回って角度を小さくしすぎると、対物レンズ５の先端部５ａの形状が複雑化して対物レンズ５の製造が困難となる。
【００４８】
また、側面６の光軸方向の長さｄ１は、以下の条件式（３）を満たすことが望ましい。
０．０５ｍｍ＜ｄ１＜２ｍｍ ・・・（３）
条件式（３）の上限値を上回る場合、側面６の光軸方向の長さが長いため、浸液と側面３（または側面６）が接触する前に、力の釣り合いが崩れやすい。従って、上限値を超えて側面６の光軸方向の長さを長くするメリットはほとんどない。その一方で、上限値を超えて側面６の光軸方向の長さを長くしすぎると、上述したような対物レンズの構造上の制約を受けやすく、側面６の角度を任意に設定することが難しくなる。
【００４９】
条件式（３）の下限値を下回る場合、先端平面２から側面３までの距離が短いため、先端平面２からはみ出した浸液が、側面６に接触することはなく、側面３に直接接触しやすい。このため、側面６の角度を小さくして浸液を側面６に接触しにくくしても、その効果を十分に発揮し得ない。
【００５０】
また、対物レンズ５の第１側面である側面６に、フッ素樹脂などを用いて疎液性コーティングを行ってもよい。これにより、浸液と側面６の間にはたらく引力が小さくなるため、側面６に浸液が接触した場合であっても、先端平面２上で釣り合っていた力の関係を大きく崩すことない。従って、浸液が対物レンズ５と標本の間から流れ出すことを抑制することができる。また、対物レンズ５の先端平面２上の周辺領域ＰＲに、フッ素樹脂などを用いて疎液性コーティングを行ってもよい。これにより、先端平面２上での接触角を大きくすることができるため、より多くの浸液を保持することができる。
【００５１】
また、対物レンズ５は、さらに、以下の条件式（４）を満たすことが望ましい。ここで、φ１は対物レンズ５に含まれる最も標本側のレンズＬ１の径であり、φ２は先端平面２の径である。
０．２＜φ１／φ２＜０．９５ ・・・（４）
【００５２】
条件式（４）の上限値を上回る場合、常に先端平面２のほぼ全体を浸液で満たす必要がある。このため、対物レンズ５と標本の間から浸液が流れ出しやすく、十分な量の浸液を保持することが難しくなる。
【００５３】
条件式（４）の下限値を下回る場合、先端平面２に占めるレンズＬ１の表面積が小さすぎるため、必要最小限の浸液を用いた場合、浸液をレンズＬ１上に配置することが難しい。
【００５４】
以上、本実施例に係る対物レンズ５によれば、浸液と側面６とが接触しにくいため、浸液を対物レンズ５上に安定して保持することができる。また、浸液を対物レンズ５上に安定して保持することができるため、結果として、より多くの十分な量の浸液を保持することができる。
【００５５】
本実施例に係る対物レンズ５では、第２側面である側面３は、第１側面である側面６と像側で接する面として構成されている。このため、側面６は、光軸ＡＸと先端平面２が交わる点から最も近い先端平面２に対して傾斜した面であり、先端平面２に接する面（第１面）である。また、側面３は、側面６に対して傾斜した面であり、側面６と接する面（第２面）である。従って、“先端平面２と先端平面２に接する側面６とのなす角αが、先端平面２と側面３とのなす角βに比べて小さい”は、“光軸ＡＸを含む断面上で先端平面２から側面３（第２面）に向かって進むとき、先端平面２と側面６（第１面）の接点での曲がる方向と側面６（第１面）と側面３（第２面）の接点での曲がる方向が反対である”と、換言することができる。
【００５６】
なお、第２側面である側面３は、必ずしも第１側面である側面６と像側で接する面である必要はない。第２側面は、対物レンズの構造的な制約により決められた角度を有する側面であればよい。従って、第１側面と第２側面の間に、さらに、異なる角度の側面を含んでもよい。
【実施例２】
【００５７】
図６は、本実施例に係る対物レンズの側面概略図である。図６に例示される対物レンズ７は、液浸対物レンズであり、標本に対向し光軸ＡＸに直交する先端平面２と側面とにより輪郭形状が画定される先端部７ａと、本体部７ｂを含んでいる。また、先端平面２は、対物レンズ７に含まれる最も標本側のレンズＬ１が露出した領域であるレンズ領域ＬＲと、その周囲の周辺領域ＰＲと、を含んでいる。
【００５８】
図６に例示されるように、先端部７ａの側面は、光軸方向の異なる位置に、先端平面２とのなす角が異なる、先端平面に接する第１側面である側面８と第２側面である側面３とを有している。また、先端平面２と先端平面２に接する側面８とのなす角αが、先端平面２と側面３とのなす角βに比べて小さく、側面８の光軸方向の長さｄ１が、側面３の光軸方向の長さｄ２に比べて短くなるように、側面８は形成されている。
【００５９】
なお、図６に例示される対物レンズ７は、先端平面２と先端平面２に接する側面８とのなす角αが鋭角である点が、実施例１に係る対物レンズ５と異なっている。その他の点は、実施例１に係る対物レンズ５と同様である。
【００６０】
従って、対物レンズ７も、条件式（２）から（４）を満たすことが望ましい。また対物レンズ７の側面８または周辺領域ＰＲに、フッ素樹脂などを用いて疎液性コーティングを行ってもよい。
【００６１】
以上、本実施例に係る対物レンズ７によれば、実施例１に係る対物レンズ５と同様に、浸液と側面８とが接触しにくいため、浸液を対物レンズ７上に安定して保持することができる。また、浸液を対物レンズ７上に安定して保持することができるため、結果として、より多くの十分な量の浸液を保持することができる。
【００６２】
なお、本実施例に係る対物レンズ７でも、実施例１に係る対物レンズ５と同様に、第２側面である側面３は、第１側面である側面８と像側で接する面として構成されている。このため、側面８は、光軸ＡＸと先端平面２が交わる点から最も近い先端平面２に対して傾斜した面であり、先端平面２に接する面（第１面）である。また、側面３は、側面８に対して傾斜した面であり、側面８と接する面（第２面）である。従って、“先端平面２と先端平面２に接する側面８とのなす角αが、先端平面２と側面３とのなす角βに比べて小さい”は、“光軸ＡＸを含む断面上で先端平面２から側面３（第２面）に向かって進むとき、先端平面２と側面８（第１面）の接点での曲がる方向と側面８（第１面）と側面３（第２面）の接点での曲がる方向が反対である”と、換言することができる。
【実施例３】
【００６３】
図７は、本実施例に係る対物レンズの側面概略図である。図７に例示される対物レンズ９は、液浸対物レンズであり、標本に対向し光軸ＡＸに直交する先端平面２と側面とにより輪郭形状が画定される先端部９ａと、本体部９ｂを含んでいる。また、先端平面２は、対物レンズ９に含まれる最も標本側のレンズＬ１が露出した領域であるレンズ領域ＬＲと、その周囲の周辺領域ＰＲと、を含んでいる。さらに、先端平面２は、光軸ＡＸを中心とした環状の溝１０を有している。図７に例示される対物レンズ９では、先端平面２に形成された溝１０は、光軸側の側面１１と、側面１１と接する側面１２とから構成されている。
【００６４】
図７に例示されるように、先端平面２と溝１０の光軸側の側面１１とのなす角αが、先端平面２と先端部９ａの側面３とのなす角βに比べて小さく、溝１０の光軸方向の長さｄｇは、先端部９ａの光軸方向の長さｄ２に比べて短くなるように、溝１０は形成されている。
【００６５】
実施例１及び実施例２では、浸液と先端部の側面とが接触しにくい形状を有する対物レンズを例示したが、より多くの浸液を対物レンズ上に保持するために好ましい対物レンズの形状は、特にこれに限られない。図７に例示されるような、浸液と先端平面２に設けた溝１０の側面が接触しにくい形状を有する対物レンズ９でも、浸液と先端部の側面とが接触しにくい形状を有する対物レンズと同様に、より多くの浸液を対物レンズ上に保持することができる。
【００６６】
なお、対物レンズ９では、溝１０よりも内側の先端平面２上に浸液が保持される。従って、溝１０の光軸側の側面１１が、浸液に対して、実施例１または実施例２に係る対物レンズにおける第１側面（側面６、側面８）と同様に作用する。
【００６７】
このため、先端平面２と側面１１とのなす角αは、上述した条件式（２）を満たすことが望ましい。
また、溝１０の光軸方向の長さｄｇは、以下の条件式（５）を満たすことが望ましい。
０．０５ｍｍ＜ｄｇ＜２ｍｍ ・・・（５）
【００６８】
条件式（５）の上限値を上回る場合、溝１０の光軸方向の長さが長いため、浸液が溝１０の側面１１（または溝１０の底や側面１２）に接触する前に、力の釣り合いが崩れやすい。従って、上限値を超えて溝１０の光軸方向の長さを長くするメリットはほとんどない。その一方で、上限値を超えて溝１０の光軸方向の長さを長くすると、対物レンズ内部の要素と溝１０が接触する可能性があるため、側面１１の角度を任意に設定することが難しくなる。
【００６９】
条件式（５）の下限値を下回る場合、先端平面２から溝１０の底までの距離が短いため、先端平面２からはみ出した浸液が、側面１１に接触することはなく、溝１０の底や側面１２に直接接触しやすい。このため、側面１１の角度を小さくして浸液を側面１１に接触しにくくしても、その効果を十分に発揮し得ない。
【００７０】
また、対物レンズ９の溝１０の光軸側の側面１１に、フッ素樹脂をコーティングしてもよい。これにより、浸液と側面１１の間にはたらく引力が小さくなるため、側面１１に浸液が接触した場合であっても、先端平面２上で釣り合っていた力の関係を大きく崩すことない。従って、浸液が対物レンズ９と標本の間から流れ出すことを抑制することができる。また、対物レンズ９の先端平面２上の周辺領域ＰＲに、フッ素樹脂をコーティングしてもよい。これにより、先端平面２上での接触角を大きくすることができるため、より多くの浸液を保持することができる。
【００７１】
また、対物レンズ９は、さらに、以下の条件式（６）を満たすことが望ましい。ここで、φ１は対物レンズ９に含まれる最も標本側のレンズＬ１の径であり、φｇは環状の溝１０の内径である。
０．２＜φ１／φｇ＜０．９５ ・・・（６）
【００７２】
条件式（６）の上限値を上回る場合、常に溝１０の内側の領域のほぼ全体を浸液で満たす必要がある。このため、対物レンズ９と標本の間から浸液が流れ出しやすく、十分な量の浸液を保持することが難しくなる。
【００７３】
条件式（６）の下限値を下回る場合、溝１０の内側の領域に占めるレンズＬ１の表面積が小さすぎるため、必要最小限の浸液を用いた場合、浸液をレンズＬ１上に配置することが難しい。
【００７４】
以上、本実施例に係る対物レンズ９によれば、浸液と側面１１とが接触しにくいため、浸液を対物レンズ９上に安定して保持することができる。また、浸液を対物レンズ９上に安定して保持することができるため、結果として、より多くの十分な量の浸液を保持することができる。
【００７５】
なお、本実施例に係る対物レンズ９では、溝１０の光軸側の側面１１は、光軸ＡＸと先端平面２が交わる点から最も近い先端平面２に対して傾斜した面であり、先端平面２に接する面（第１面）である。また、溝１０の側面１２は、先端平面２に対して傾斜した面であり、側面１１と接する面（第２面）である。従って、光軸ＡＸを含む断面上で先端平面２から側面１２（第２面）に向かって進むとき、先端平面２と側面１１（第１面）の接点での曲がる方向と側面１１（第１面）と側面１２（第２面）の接点での曲がる方向が反対であるという特徴を対物レンズ９は有している。
【実施例４】
【００７６】
図８は、本実施例に係る対物レンズの側面概略図である。図８に例示される対物レンズ１３は、液浸対物レンズであり、標本に対向し光軸ＡＸに直交する先端平面２と側面とにより輪郭形状が画定される先端部１３ａと、本体部１３ｂを含んでいる。また、先端平面２は、対物レンズ１３に含まれる最も標本側のレンズＬ１が露出した領域であるレンズ領域ＬＲと、その周囲の周辺領域ＰＲと、を含んでいる。さらに、先端平面２は、光軸ＡＸを中心とした環状の溝１４を有している。図８に例示される対物レンズ１３では、先端平面２に形成された溝１４は、光軸側の側面１５と、側面１１と接する底面１６と、側面１５に対向する側面１７と、から構成されている。
【００７７】
図８に例示されるように、先端平面２と溝１４の光軸側の側面１５とのなす角αが、先端平面２と先端部１３ａの側面３とのなす角βに比べて小さく、溝１４の光軸方向の長さｄｇは、先端部１３ａの光軸方向の長さｄ２に比べて短くなるように、溝１４は形成されている。なお、溝１４の光軸方向の長さｄｇは、先端部１３ａの光軸方向の長さｄ２に比べて短くなるように形成されていてもよい。
【００７８】
なお、図８に例示される対物レンズ１３は、溝１４の形状、及び、先端平面２と溝１４の光軸側の側面１５とのなす角αが直角である点が、実施例３に係る対物レンズ９と異なっている。その他の点は、実施例３に係る対物レンズ９と同様である。
【００７９】
従って、対物レンズ７も、条件式（２）、条件式（５）、及び条件式（６）を満たすことが望ましい。また対物レンズ１３の光軸側の側面１５または周辺領域ＰＲに、フッ素樹脂をコーティングしてもよい。
【００８０】
以上、本実施例に係る対物レンズ１３によれば、実施例３に係る対物レンズ９と同様に、浸液と側面１５とが接触しにくいため、浸液を対物レンズ１３上に安定して保持することができる。また、浸液を対物レンズ１３上に安定して保持することができるため、結果として、より多くの十分な量の浸液を保持することができる。
【００８１】
なお、本実施例に係る対物レンズ１３では、溝１４の光軸側の側面１５は、光軸ＡＸと先端平面２が交わる点から最も近い先端平面２に対して傾斜した面であり、先端平面２に接する面（第１面）である。また、溝１４の底面１６は、側面１５に対して傾斜した面であり、側面１５と接する面（第２面）である。従って、側面１５が先端平面２に対して傾斜する方向が、底面１６が側面１５に対して傾斜する方向と反対であるという特徴を対物レンズ１３は有している。
【００８２】
さらに言い換えると、以下のようになる。通常の対物レンズが、光軸に直交する先端平面と光軸と一致する中心軸をもつ円筒の側面を持ち、さらに先端平面と円筒の側面を繋ぐよう先端平面と円筒の側面の両方に対して傾斜をもつ面取り部状の側面を持つ。これに対して、本発明に係る液浸対物レンズは、さらに先端平面に光軸を中心とした円状の溝、または先端平面から面取り部状の側面に向けて第２の面が形成されている。円状の溝の光軸側の面または第２の面の傾斜の角度は、光軸を含む断面上で見たとき面取り部状の側面の傾斜の角度より光軸に平行に近い傾斜の角度となっている。また、光軸を含む断面上で見て先端平面から面取り部状の側面に向かって順に追っていくとき、先端平面から一旦光軸に平行に近い角度に次の面との接点で曲がり、円状の溝の光軸側の面または第２の面に達する。さらに次の面との接点で逆方向に曲がる。なお、円状の溝はＶ字状でもコの字の開口部を上に向けた物であっても良い。
【００８３】
以下、上述した実施例１から実施例４に係る対物レンズの用途として特に好適な顕微鏡について説明する。
実施例１から実施例４に係る対物レンズの用途として、倒立共焦点顕微鏡は好適である。
【００８４】
図９は、本発明の一実施例に係る対物レンズを含む倒立共焦点顕微鏡の構成を例示した図である。図９に例示される共焦点顕微鏡２０は、倒立顕微鏡であり、照明光としてレーザ光を射出するレーザ光源（短波用レーザ２１、可視光レーザ２２）と、標本から生じた蛍光を照明光から分離する分離手段（ダイクロイックミラー３５）と、標本を走査する走査手段（ガルバノミラー３２）と、対物レンズ３６と、対物レンズ３６の焦点位置と光学的に共役な位置に配置された共焦点絞り３８と、共焦点絞り３８を通過した蛍光を検出する検出器４２とを含んで構成されている。対物レンズ３６は、実施例１から実施例４のいずれかに係る対物レンズであり、液浸対物レンズである。
【００８５】
短波用レーザ２１または可視光レーザ２２から射出されたレーザ光は、ミラー２３及びダイクロイックミラー３５を介して集光レンズ２５に入射し、集光レンズ２５によりファイバカップリング機構２６に集光する。ファイバカップリング機構２６からシングルモードファイバ２７に入射したレーザ光は、ファイバ調整機構２８により射出されるレーザ光の位置や傾きが調整され、シングルモードファイバ２７から射出する。シングルモードファイバ２７から射出したレーザ光は、コリメータレンズ２９で平行光に変換され、ミラー３０、ダイクロイックミラー３１、ガルバノミラー３２、瞳投影レンズ３３、レンズ３４、ミラー３５を介して対物レンズ３６に入射する。対物レンズ３６は、レーザ光を、対物レンズ３６の焦点位置に配置された標本に、スポット状に照射する。
【００８６】
レーザ光が照射されることにより標本から生じる蛍光は、レーザ光と同じ光路を反対の方向に進行し、ダイクロイックミラー３１へ入射する。蛍光は、レーザ光を反射し蛍光を透過する特性を有するダイクロイックミラー３１を透過し、結像レンズ３７により共焦点絞り３８上に集光する。共焦点絞り３８は、対物レンズ３６の焦点位置と光学的に共役な位置に配置されているため、焦点位置から生じた蛍光のみが共焦点絞り３８に設けられたピンホールを通過する。共焦点絞り３８を通過した蛍光は、その波長に応じて、ダイクロイックミラー３９を透過または反射し、バリアフィルタ４１を透過して検出器４２で検出される。
【００８７】
図９に例示される共焦点顕微鏡２０などの共焦点顕微鏡は、生体標本を対象とした蛍光観察の用途で広く用いられている。共焦点顕微鏡は、共焦点効果によりＺ方向に高い分解能を有することから標本の深部を観察することができるが、標本の深部を観察する際、対物レンズと標本との接触を避けるためには、対物レンズに長い作動距離が必要となる。また、生体標本へのダメージを抑えながら明るい画像を得るためには、対物レンズに高い開口数が必要となる。このため、生体標本と対物レンズの間に、比較的多くの浸液を保持する必要がある。このような理由から、共焦点顕微鏡は、実施例１から実施例４に例示される対物レンズの用途として好適である。
【００８８】
また、実施例１から実施例４に係る対物レンズの用途として、２光子励起顕微鏡も好適である。
２光子励起顕微鏡も、生体標本を対象とした蛍光観察の用途で用いられている。このため、２光子励起顕微鏡に用いられる対物レンズも、共焦点顕微鏡に用いられる対物レンズと同様の理由から、長い作動距離と高い開口数が必要となる。このため、生体標本と対物レンズの間に、比較的多くの浸液を保持する必要がある。また、２光子励起顕微鏡では、焦点位置からのみ蛍光が生じる。このため、対物レンズでは、散乱した蛍光も含めて、できるかぎり多くの蛍光を取り込むことが重要である。このような理由から、２光子励起顕微鏡は、実施例１から実施例４に例示される対物レンズの用途として好適である。
【００８９】
＜付記＞
１．標本に対向し光軸に直交する先端平面と、側面と、により輪郭形状が画定される先端部を含む液浸対物レンズであって、前記側面は、少なくとも前記先端平面に接する第１側面を含み、αを前記先端平面と前記第１側面とのなす角とするとき、４５°＜α＜１３５°を満たす。
【符号の説明】
【００９０】
１、５、７、９、１３、３６・・・対物レンズ、１ａ、５ａ、７ａ、９ａ、１３ａ・・・先端部、１ｂ、５ｂ、７ｂ、９ｂ、１３ｂ・・・本体部、２・・・先端平面、３、４、６、８、１１、１２、１５、１７・・・側面、１０、１４・・・溝、１６・・・底面、Ｌ１・・・レンズ、ＬＲ・・・レンズ領域、ＰＲ・・・周辺領域、ＡＸ・・・光軸、２０・・・共焦点顕微鏡、２１・・・短波用レーザ、２２・・・可視光レーザ、２３、３０、３５、４０・・・ミラー、２４、３１、３９・・・ダイクロイックミラー、２５・・・集光レンズ、２６・・・ファイバカップリング機構、２７・・・シングルモードファイバ、２８・・・ファイバ調整機構、２９・・・コリメータレンズ、３２・・・ガルバノミラー、３３・・・瞳投影レンズ、３４・・・レンズ、３７・・・結像レンズ、３８・・・共焦点絞り、４１・・・バリアフィルタ、４２・・・検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本に対向し光軸に直交する先端平面と、側面と、により輪郭形状が画定される先端部を含み、
前記側面は、前記光軸方向の異なる位置に、前記先端平面とのなす角が異なる、少なくとも第１側面と第２側面とを有し、
前記先端平面と前記先端平面に接する前記第１側面とのなす角は、前記先端平面と前記第２側面とのなす角に比べて、小さい
ことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載の液浸対物レンズにおいて、
前記第２側面は、前記第１側面と像側で接する面である
ことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液浸対物レンズにおいて、
αを前記先端平面と前記第１側面とのなす角とするとき、
４５°＜α＜１３５°
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液浸対物レンズにおいて、
ｄ１を前記第１側面の前記光軸の方向の長さとするとき、
０．０５ｍｍ＜ｄ１＜２ｍｍ
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液浸対物レンズにおいて、
前記第１側面に、疎液性コーティングが施されている
ことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液浸対物レンズにおいて、
φ１を前記液浸対物レンズに含まれる最も標本側のレンズの径とし、φ２を前記先端平面の径とするとき、
０．２＜φ１／φ２＜０．９５
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項７】
標本に対向し光軸に直交する先端平面と、側面と、により輪郭形状が画定される先端部を含み、
前記先端平面は、光軸を中心とした環状の溝を有し、
前記先端平面と前記溝の光軸側の側面とのなす角は、前記先端平面と前記先端部の前記側面とのなす角に比べて、小さい
ことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項８】
請求項７に記載の液浸対物レンズにおいて、
αを前記先端平面と前記溝の光軸側の側面とのなす角とするとき、
４５°＜α＜１３５°
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の液浸対物レンズにおいて、
ｄｇを前記溝の前記光軸の方向の長さとするとき、
０．０５ｍｍ＜ｄｇ＜２ｍｍ
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項１０】
請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の液浸対物レンズにおいて、
前記前記溝の光軸側の側面に、疎液性コーティングが施されている
ことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項１１】
請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の液浸対物レンズにおいて、
φ１を前記液浸対物レンズに含まれる最も標本側のレンズの径とし、φｇを前記環状の溝の内径とするとき、
０．２＜φ１／φｇ＜０．９５
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項１２】
標本に対向し光軸に直交する先端平面と、側面と、により輪郭形状が画定される先端部、を含み、
前記先端部は、
前記光軸と前記先端平面が交わる点から最も近い、前記先端平面に対して傾斜した面であり、前記先端平面に接する第１面と、
前記第１面に対して傾斜して接する第２面と、を含み、
前記光軸を含む断面上で前記先端平面から前記第２面に向かって進むとき、前記先端平面と第１面の接点での曲がる方向と第１面と第２面の接点での曲がる方向が反対である
ことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の液浸対物レンズを含むことを特徴とする倒立顕微鏡。
【請求項１】
標本に対向し光軸に直交する先端平面と、側面と、により輪郭形状が画定される先端部を含み、
前記側面は、前記光軸方向の異なる位置に、前記先端平面とのなす角が異なる、少なくとも第１側面と第２側面とを有し、
前記先端平面と前記先端平面に接する前記第１側面とのなす角は、前記先端平面と前記第２側面とのなす角に比べて、小さい
ことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載の液浸対物レンズにおいて、
前記第２側面は、前記第１側面と像側で接する面である
ことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液浸対物レンズにおいて、
αを前記先端平面と前記第１側面とのなす角とするとき、
４５°＜α＜１３５°
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液浸対物レンズにおいて、
ｄ１を前記第１側面の前記光軸の方向の長さとするとき、
０．０５ｍｍ＜ｄ１＜２ｍｍ
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液浸対物レンズにおいて、
前記第１側面に、疎液性コーティングが施されている
ことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液浸対物レンズにおいて、
φ１を前記液浸対物レンズに含まれる最も標本側のレンズの径とし、φ２を前記先端平面の径とするとき、
０．２＜φ１／φ２＜０．９５
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項７】
標本に対向し光軸に直交する先端平面と、側面と、により輪郭形状が画定される先端部を含み、
前記先端平面は、光軸を中心とした環状の溝を有し、
前記先端平面と前記溝の光軸側の側面とのなす角は、前記先端平面と前記先端部の前記側面とのなす角に比べて、小さい
ことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項８】
請求項７に記載の液浸対物レンズにおいて、
αを前記先端平面と前記溝の光軸側の側面とのなす角とするとき、
４５°＜α＜１３５°
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の液浸対物レンズにおいて、
ｄｇを前記溝の前記光軸の方向の長さとするとき、
０．０５ｍｍ＜ｄｇ＜２ｍｍ
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項１０】
請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の液浸対物レンズにおいて、
前記前記溝の光軸側の側面に、疎液性コーティングが施されている
ことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項１１】
請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の液浸対物レンズにおいて、
φ１を前記液浸対物レンズに含まれる最も標本側のレンズの径とし、φｇを前記環状の溝の内径とするとき、
０．２＜φ１／φｇ＜０．９５
を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項１２】
標本に対向し光軸に直交する先端平面と、側面と、により輪郭形状が画定される先端部、を含み、
前記先端部は、
前記光軸と前記先端平面が交わる点から最も近い、前記先端平面に対して傾斜した面であり、前記先端平面に接する第１面と、
前記第１面に対して傾斜して接する第２面と、を含み、
前記光軸を含む断面上で前記先端平面から前記第２面に向かって進むとき、前記先端平面と第１面の接点での曲がる方向と第１面と第２面の接点での曲がる方向が反対である
ことを特徴とする液浸対物レンズ。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の液浸対物レンズを含むことを特徴とする倒立顕微鏡。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図４Ａ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図３】
【図４Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図４Ａ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図３】
【図４Ｂ】
【公開番号】特開２０１２−７８４３９（Ｐ２０１２−７８４３９Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２１６０３（Ｐ２０１０−２２１６０３）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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